FR3161807A1

FR3161807A1 - Cylindrical electric battery cell and corresponding airtight cover.

Info

Publication number: FR3161807A1
Application number: FR2404383A
Authority: FR
Inventors: Rafael ACOSTA LAISEQUILLA
Original assignee: VERKOR
Current assignee: VERKOR
Priority date: 2024-04-26
Filing date: 2024-04-26
Publication date: 2025-10-31
Also published as: WO2025224352A1

Abstract

La présente divulgation concerne un couvercle hermétique apte à sceller une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique, ledit couvercle hermétique comprenant un premier sillon annulaire (1) et au moins un deuxième sillon annulaire (2), chacun des sillons annulaires étant formé dans une surface (14) du couvercle hermétique, le premier sillon annulaire (1) étant formé dans une première épaisseur de matière (x1) du couvercle hermétique (10) en-dessous du premier sillon annulaire (1) et au-dessus d’une base inférieure (15) du couvercle hermétique (10), au moins une deuxième épaisseur de matière (x2) de la surface du couvercle hermétique (10) étant située en-dessous de l’au moins deuxième sillon annulaire (2) et au-dessus de la base inférieure (15) du couvercle hermétique (10). Figure d’abrégé : figure 2 This disclosure relates to a hermetic cover suitable for sealing a cylindrical cell of an electric battery module, said hermetic cover comprising a first annular groove (1) and at least one second annular groove (2), each of the annular grooves being formed in a surface (14) of the hermetic cover, the first annular groove (1) being formed in a first thickness of material (x1) of the hermetic cover (10) below the first annular groove (1) and above a lower base (15) of the hermetic cover (10), at least one second thickness of material (x2) of the surface of the hermetic cover (10) being located below the at least second annular groove (2) and above the lower base (15) of the hermetic cover (10). Abstract figure: Figure 2

Description

Cylindrical electric battery cell and corresponding airtight cover.

Technical field of the invention

La présente description se rapporte au domaine du stockage d’énergie. La présente invention concerne une cellule cylindrique de batterie électrique, en particulier un couvercle hermétique adapté pour sceller une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique.This description relates to the field of energy storage. The present invention concerns a cylindrical electric battery cell, in particular a hermetic cover adapted for sealing a cylindrical cell of an electric battery module.

State of the art

Dans de nombreux secteurs industriels, par exemple dans le domaine des modules de batteries électriques, il est connu de concevoir des systèmes de stockage d'énergie pour alimenter diverses applications. Un obstacle rencontré par ces systèmes réside dans l’amélioration de la sécurité face aux risques associés de l’emploi de cellules cylindriques destinées à alimenter des véhicules électriques, notamment en ce qui concerne la gestion des contraintes à l’intérieur des cellules et des risques de dommages en cas de défaillances.In many industrial sectors, for example in the field of electric battery modules, it is common practice to design energy storage systems to power various applications. One challenge faced by these systems lies in improving safety in the face of the risks associated with using cylindrical cells to power electric vehicles, particularly with regard to managing stresses within the cells and the risk of damage in the event of failures.

Les cellules cylindriques destinées à un module de batterie électrique sont formées de plusieurs éléments, dont des électrodes, typiquement une anode en aluminium revêtue de graphite et une cathode en cuivre revêtue d'un mélange de Nickel-Manganèse-Cobalt, appelé « NMC » dans les présentes. Entre ces électrodes se situe l'électrolyte, qui est généralement un liquide permettant le transport d’ions entre les électrodes pendant le processus de charge et de décharge.Cylindrical cells intended for an electric battery module are made up of several elements, including electrodes, typically an aluminum anode coated with graphite and a copper cathode coated with a nickel-manganese-cobalt alloy, referred to herein as "NMC". Between these electrodes lies the electrolyte, which is generally a liquid that allows the transport of ions between the electrodes during the charging and discharging process.

Une cellule cylindrique comprend en outre, au niveau de sa base supérieure et/ou de sa base inférieure, un couvercle fermant celle-ci et en assurant la stabilité structurelle. Un couvercle inférieur est typiquement positionné du côté de l‘électrode en décharge, et est conçu pour maintenir l’étanchéité de la cellule, pour garantir la séparation hermétique avec l’électrolyte, et pour éviter les fuites tout en permettant le passage du courant électrique à travers de connecteurs métalliques.A cylindrical cell further includes, at its upper and/or lower base, a cover that closes it and ensures structural stability. A lower cover is typically positioned on the side of the discharging electrode and is designed to maintain the cell's seal, guarantee airtight separation from the electrolyte, and prevent leaks while allowing the passage of electrical current through metallic connectors.

A l’opposé du couvercle inférieur, un couvercle supérieur est situé du côté de l’autre électrode, avec une fonction similaire et permettant une connexion électrique avec une ou plusieurs autres cellules cylindriques du module de batterie électrique. Ce couvercle supérieur est également adaptable pour résister à des pressions internes élevées et pour assurer la sécurité en cas d'augmentation soudaine des contraintes à l'intérieur de la cellule.Opposite the lower cover, an upper cover is located on the other electrode side, serving a similar function and allowing for an electrical connection with one or more other cylindrical cells of the battery module. This upper cover is also adaptable to withstand high internal pressures and to ensure safety in the event of a sudden increase in stress within the cell.

Cependant, et malgré les systèmes de sécurité existants au sein de ces cellules cylindriques connues, un problème fréquemment rencontré est le risque de dommages pouvant survenir lorsque ces cellules sont surchargées et/ou soumises à des températures excessives, ce qui peut entraîner des réactions chimiques incontrôlées au sein de la batterie. De telles conditions conduisent potentiellement à une expansion des matériaux et/ou à une libération de gaz ou au sein de la cellule cylindrique, l’augmentation de la pression interne créant alors un risque de rupture de l’enceinte de la cellule ou de ses couvercles, voire d'une explosion généralisée.However, despite the existing safety systems within these known cylindrical cells, a frequently encountered problem is the risk of damage that can occur when these cells are overcharged and/or subjected to excessive temperatures, which can lead to uncontrolled chemical reactions within the battery. Such conditions potentially lead to material expansion and/or gas release within the cylindrical cell, with the resulting increase in internal pressure creating a risk of rupture of the cell casing or its covers, or even a general explosion.

L’existence d’un tel risque illustre clairement les limites des cellules cylindriques et des moyens de sécurité existants. En effet, la position où une rupture est susceptible de survenir est très difficilement prévisible à l’avance. Par conséquent, il existe un besoin de développer des solutions permettant de gérer de manière plus efficace et sécurisée les conditions d’occurrence de ces ruptures.
The existence of such a risk clearly illustrates the limitations of cylindrical cells and existing safety measures. Indeed, the position where a rupture is likely to occur is very difficult to predict in advance. Consequently, there is a need to develop solutions that allow for more effective and secure management of the conditions under which these ruptures occur.

Objet de l’inventionObject of the invention

Afin de répondre à ce ou à ces inconvénients, il est proposé selon un premier objet des présentes un couvercle hermétique apte à sceller une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique, ledit couvercle hermétique comprenant un premier sillon annulaire et au moins un deuxième sillon annulaire, chacun desdits sillons annulaires étant formé dans une épaisseur totale de matière du couvercle hermétique, une première épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique étant située en-dessous du premier sillon annulaire et au-dessus d’une base inférieure du couvercle hermétique, au moins une deuxième épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique étant située en-dessous de l’au moins deuxième sillon annulaire et au-dessus de la base inférieure du couvercle hermétique.In order to address this or these drawbacks, a hermetic cover suitable for sealing a cylindrical cell of an electric battery module is proposed under the first object of this document, said hermetic cover comprising a first annular groove and at least a second annular groove, each of said annular grooves being formed in a total thickness of material of the hermetic cover, a first thickness of material of the surface of the hermetic cover being located below the first annular groove and above a lower base of the hermetic cover, at least a second thickness of material of the surface of the hermetic cover being located below the at least second annular groove and above the lower base of the hermetic cover.

Dans les présentes ou selon un mode de réalisation possible, la surface du couvercle hermétique est formée par une base supérieure, ladite base supérieure étant sensiblement parallèle à la base inférieure, l’épaisseur totale de matière du couvercle hermétique étant située entre la base inférieure du couvercle hermétique et ladite base supérieure.
Dans les présentes, on entend par « éléments sensiblement parallèles » deux éléments qui sont parallèles avec une variation positive ou négative possible d’un angle de 1° à 3°.In the present or in a possible embodiment, the surface of the airtight lid is formed by an upper base, said upper base being substantially parallel to the lower base, the total thickness of material of the airtight lid being located between the lower base of the airtight lid and said upper base.
In the present, "substantially parallel elements" means two elements that are parallel with a possible positive or negative variation of an angle from 1° to 3°.

Dans les présentes, les grandeurs mesurables seront de préférences mentionnées entre guillemets, par exemple, une longueur « l », un angle « A » ou une épaisseur « x ».In this document, measurable quantities will preferably be mentioned in quotation marks, for example, a length "l", an angle "A" or a thickness "x".

Dans les présentes, la valeur de l’épaisseur totale de matière du couvercle hermétique est une longueur, cette longueur étant mesurable verticalement depuis la base supérieure du couvercle hermétique jusqu'à la base inférieure du couvercle hermétique. En outre, la valeur de la longueur verticale que définit la première épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique est mesurée verticalement entre la base du premier sillon annulaire et la base de l'au moins un deuxième sillon annulaire. De plus, la valeur de la longueur verticale que définit la deuxième épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique est mesurée verticalement entre la base de l’au moins un deuxième sillon annulaire et la base inférieure du couvercle hermétique. Lorsqu’un premier sillon annulaire et un deuxième annulaire sont formés dans le couvercle hermétique, l’au moins une deuxième épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique est nécessairement supérieure à zéro, la base ou le fond de l’au moins un deuxième sillon annulaire ne se confondant pas avec la base inférieure du couvercle hermétique.In this document, the total material thickness of the airtight lid is defined as a length, measured vertically from the top of the airtight lid to its bottom. Furthermore, the vertical length defined by the first material thickness of the airtight lid's surface is measured vertically between the base of the first annular groove and the base of at least one second annular groove. Additionally, the vertical length defined by the second material thickness of the airtight lid's surface is measured vertically between the base of at least one second annular groove and the bottom of the airtight lid. When a first and a second annular groove are formed in the airtight lid, the at least one second material thickness of the airtight lid's surface is necessarily greater than zero, as the base or bottom of at least one second annular groove does not coincide with the bottom of the airtight lid.

Dans les présentes, une profondeur est aussi mesurable verticalement depuis le point le plus haut d’un sillon jusqu’au point le plus bas du même sillon, cette mesure étant aussi effectuée parallèlement à la direction verticale permettant de mesurer les épaisseurs de matière de la surface. La largeur d’un sillon, quant à elle, est mesurée ou mesurable la distance horizontale mesurée d'un bord interne du sillon à l'autre, perpendiculairement à la direction de mesure d’épaisseur de matière de la surface du couvercle hermétique ou de la profondeur précédemment mentionnée.In this document, depth is also measured vertically from the highest point of a groove to the lowest point of the same groove, this measurement being taken parallel to the vertical direction used to measure the material thickness of the surface. The width of a groove, on the other hand, is measured as the horizontal distance from one inner edge of the groove to the other, perpendicular to the direction used to measure the material thickness of the surface of the airtight lid or the previously mentioned depth.

On vise ainsi à fournir un couvercle hermétique conçu pour diriger de manière contrôlée une éventuelle défaillance vers une zone spécifique du couvercle en cas d'augmentation brutale de la pression à l'intérieur d’une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique.The aim is to provide a hermetic cover designed to direct any potential failure in a controlled manner to a specific area of the cover in the event of a sudden increase in pressure inside a cylindrical cell of an electric battery module.

Ceci permet aussi de canaliser l'éventuelle rupture de manière prévisible et localisée, sans nécessairement chercher à absorber ou diffuser la pression en cas d'explosion. Grâce à l'implémentation de sillons annulaires de profondeurs différentes sur la surface du couvercle, on crée des zones de faiblesse contrôlées qui favorisent une ouverture précise sous conditions extrêmes, permettant ainsi d'éviter une défaillance catastrophique tout en maintenant la sécurité globale du système, protégeant ainsi mieux les utilisateurs et les équipements environnants.This also allows for predictable and localized containment of any potential rupture, without necessarily attempting to absorb or diffuse the pressure in the event of an explosion. By implementing annular grooves of varying depths on the lid surface, controlled zones of weakness are created, facilitating precise opening under extreme conditions. This prevents catastrophic failure while maintaining the overall safety of the system, thus better protecting users and surrounding equipment.

Selon un mode de réalisation, le rapport de la première épaisseur de matière sur la deuxième épaisseur de matière est supérieur ou égal à 1,5 et est en outre inférieur ou égal à 12.According to one embodiment, the ratio of the first material thickness to the second material thickness is greater than or equal to 1.5 and is further less than or equal to 12.

Ceci permet de d'optimiser le couvercle hermétique de sorte à favoriser une rupture au niveau du premier et/ou du deuxième sillon annulaire. Il a été observé de manière surprenante que ces valeurs de rapport de la première épaisseur de matière sur la deuxième épaisseur de matière fournissent un couvercle hermétique avec une précision maximisée du contrôle de la position où une éventuelle défaillance peut survenir.This allows for optimization of the airtight lid to promote rupture at the first and/or second annular groove. Surprisingly, it has been observed that these ratio values of the first material thickness to the second material thickness provide an airtight lid with maximized precision in controlling the position where a potential failure might occur.

Selon un mode de réalisation, la première épaisseur est comprise entre 30% et 60% de l’épaisseur totale de matière du couvercle hermétique.According to one embodiment, the first thickness is between 30% and 60% of the total material thickness of the airtight lid.

Ceci permet de s'assurer que la concentration de la force exercée par la pression interne est optimalement dirigée vers le premier sillon annulaire, en favorisant une déformation prévisible et contrôlée du couvercle en cas de défaillance, par exemple une surpression susceptible d’endommager la cellule cylindrique.This ensures that the concentration of force exerted by the internal pressure is optimally directed towards the first annular groove, promoting predictable and controlled deformation of the lid in case of failure, for example an overpressure likely to damage the cylindrical cell.

Selon un mode de réalisation, la deuxième épaisseur est comprise entre 5% et 20% de l’épaisseur totale de matière du couvercle hermétique.According to one embodiment, the second layer is between 5% and 20% of the total material thickness of the airtight lid.

Ceci permet de s'assurer que le point de rupture en cas de pression ou de force interne appliquée sur le couvercle est précisément localisé au niveau de l’au moins un deuxième sillon conçu à cet effet, en créant une zone de faiblesse intentionnelle qui favorise la rupture du couvercle au niveau de celui-ci et garantissant ainsi d’avantage une déformation prévisible et contrôlée du couvercle en cas de défaillance, par exemple une surpression susceptible d’endommager la cellule cylindrique.This ensures that the point of failure in the event of pressure or internal force applied to the lid is precisely located at the level of at least one second groove designed for this purpose, creating an intentional zone of weakness which promotes the failure of the lid at this point and thus guaranteeing more predictable and controlled deformation of the lid in the event of failure, for example an overpressure which could damage the cylindrical cell.

Selon un mode de réalisation, chacun des sillons annulaires est formé par un dénivelé respectif et par une pente respective dudit sillon annulaire, chaque dénivelé respectif étant sensiblement parallèle à la base inférieure du couvercle hermétique et chaque pente respective formant un angle d’inclinaison respectif avec la base inférieure du couvercle hermétique.According to one embodiment, each of the annular grooves is formed by a respective difference in elevation and by a respective slope of said annular groove, each respective difference in elevation being substantially parallel to the lower base of the airtight lid and each respective slope forming a respective angle of inclination with the lower base of the airtight lid.

Dans les présentes, et comme il sera détaillé par la suite, le premier sillon annulaire comprend, ou peut être défini au moyen de, une première pente dont le point le plus haut est situé au niveau de la base supérieure du couvercle hermétique et dont le point le plus bas est situé au niveau d’un premier dénivelé correspondant, ce premier dénivelé étant sensiblement parallèle à la base supérieure et/ou à la base inférieure du couvercle hermétique. Respectivement, l’au moins un deuxième sillon annulaire comprend, ou peut être défini au moyen de, une deuxième pente dont le point le plus haut est situé au niveau du premier dénivelé (ou du dénivelé d’un sillon annulaire précédent) et dont le point le plus bas est situé au niveau d’un deuxième dénivelé correspondant, ce deuxième dénivelé étant sensiblement parallèle à la base supérieure du couvercle hermétique, à la base inférieure du couvercle hermétique et/ou au premier dénivelé.In this document, and as will be detailed later, the first annular groove comprises, or can be defined by, a first slope whose highest point is located at the level of the upper base of the airtight cover and whose lowest point is located at the level of a corresponding first incline, this first incline being substantially parallel to the upper base and/or the lower base of the airtight cover. Respectively, at least one second annular groove comprises, or can be defined by, a second slope whose highest point is located at the level of the first incline (or the incline of a preceding annular groove) and whose lowest point is located at the level of a corresponding second incline, this second incline being substantially parallel to the upper base of the airtight cover, the lower base of the airtight cover, and/or the first incline.

Ceci permet de modifier la structure du couvercle de sorte à diriger une rupture éventuelle vers des zones spécifiques, améliorant la prédictibilité des défauts et permettant une destruction contrôlée en cas d'augmentation de la pression interne. De plus, la présence d’au moins deux pentes et au moins deux dénivelés qui se suivent permet à cette configuration d’éviter une rupture généralisée de l'enceinte de la cellule ou de ses couvercles en concentrant la défaillance potentielle sur ces zones prédéterminées.This allows the lid structure to be modified to direct any potential rupture to specific areas, improving the predictability of defects and enabling controlled destruction in the event of increased internal pressure. Furthermore, the presence of at least two consecutive slopes and at least two consecutive elevation changes allows this configuration to prevent widespread rupture of the cell enclosure or its lids by concentrating the potential failure in these predetermined areas.

Selon un mode de réalisation, l’angle d’inclinaison de la pente respective de l’au moins un deuxième sillon annulaire, appelé deuxième angle, est plus grand que l’angle d’inclinaison de la pente respective du premier sillon annulaire, appelé premier angle.According to one embodiment, the angle of inclination of the respective slope of at least one second annular groove, called the second angle, is greater than the angle of inclination of the respective slope of the first annular groove, called the first angle.

Ceci fournit une pluralité de sillons annulaires avec un gradient de résistance structurale sur ou dans le couvercle hermétique, l'augmentation de l'angle d'inclinaison entre le premier et le deuxième sillon annulaire optimisant la répartition des contraintes en cas de montée de pression interne.This provides a plurality of annular grooves with a structural strength gradient on or in the airtight lid, with increasing the angle of inclination between the first and second annular grooves optimizing stress distribution in the event of an increase in internal pressure.

Ceci permet aussi d'optimiser la forme des sillons annulaires ainsi que l'épaisseur restante de la surface du couvercle hermétique de sorte que celle-ci ne soit pas trop grande, sans quoi la rupture pourrait ne pas survenir au niveau du premier et/ou de l’au moins un deuxième sillon annulaire, et que celle-ci ne soit pas trop petite, sans quoi le risque de voir la rupture y survenir serait augmenté en raison d'une présence moindre de matière du couvercle adapté pour former cette surface du couvercle hermétique.This also allows for the optimization of the shape of the annular grooves as well as the remaining thickness of the airtight lid surface so that it is not too large, otherwise the break might not occur at the first and/or at least one second annular groove, and that it is not too small, otherwise the risk of the break occurring there would be increased due to a lesser presence of material from the lid suitable to form this airtight lid surface.

Selon un mode de réalisation, le premier angle a une valeur sélectionnée dans l’intervalle [30°, 60°] et le deuxième angle a une autre valeur sélectionnée dans l’intervalle [30°, 60°], ladite autre valeur étant distincte de la valeur du premier angle.According to one embodiment, the first angle has a value selected in the range [30°, 60°] and the second angle has another value selected in the range [30°, 60°], said other value being distinct from the value of the first angle.

Ceci permet de maîtriser avec précision la direction et le point de rupture éventuel dans le couvercle hermétique en cas de défaillance éventuelle, par exemple en cas surpression pouvant compromettre l’intégrité de la cellule, en choisissant des angles pour les sillons qui optimisent la résistance structurelle tout en évitant les dommages liés à l'outillage lors de leur formation. En définissant le premier angle et le deuxième angle dans l'intervalle [30°, 60°] avec des valeurs distinctes, on assure une longueur et une inclinaison optimales des sillons pour pouvoir prédire et contrôler l'emplacement de la défaillance. Cela évite les extrêmes problématiques, à savoir les angles trop aigus qui rendraient les sillons trop longs et aux propriétés mécaniques moins prévisible, et les angles trop obtus qui compliquent la fabrication avec un risque accru de dégâts lors de la fabrication, notamment avec un outil de poinçonnage.This allows for precise control of the direction and potential failure point in the airtight lid in the event of a failure, such as overpressure that could compromise the cell's integrity. This is achieved by selecting groove angles that optimize structural strength while preventing damage to the tooling during their formation. By defining the first and second angles within the range [30°, 60°] with distinct values, optimal groove length and inclination are ensured, enabling prediction and control of the failure location. This avoids problematic extremes: excessively acute angles that result in excessively long grooves with less predictable mechanical properties, and excessively obtuse angles that complicate manufacturing and increase the risk of damage, particularly with punching tools.

Selon un mode de réalisation possible, en variante, le premier angle et le deuxième angle ont chacun une même valeur égale sélectionnée dans l’intervalle [30°, 60°].In one possible embodiment, alternatively, the first angle and the second angle each have the same equal value selected in the interval [30°, 60°].

Ceci permet d’obtenir les mêmes avantages que précédemment, mais avec une fabrication facilitée des sillons annulaires puisqu’un même outil de fabrication peut être employé pour former des sillons ayant un même angle et inclinaison désirée dans la matière.This allows us to obtain the same advantages as before, but with easier manufacturing of annular grooves since the same manufacturing tool can be used to form grooves with the same angle and desired inclination in the material.

Il est proposé, selon un autre objet des présentes, une cellule cylindrique formée d’une enceinte cylindrique et comprenant au moins une électrode adaptée pour être connectée à un élément électrique externe, l’enceinte cylindrique comprenant en outre un électrolyte liquide, la cellule cylindrique comprenant en outre un couvercle hermétique selon l’objet précédent et l’un quelconque des modes de réalisation précédents, le couvercle hermétique fermant hermétiquement l’enceinte cylindrique.According to another object of the present, a cylindrical cell is proposed, consisting of a cylindrical enclosure and comprising at least one electrode adapted to be connected to an external electrical element, the cylindrical enclosure further comprising a liquid electrolyte, the cylindrical cell further comprising a hermetic lid according to the preceding object and any one of the preceding embodiments, the hermetic lid hermetically closing the cylindrical enclosure.

Ceci permet de préserver l'efficacité électrochimique et la sécurité de la cellule en assurant l'étanchéité contre tout risque de fuite d'électrolyte liquide. L'intégration d'un couvercle hermétique conforme aux spécifications de profondeur et d'angle des sillons annulaires précités, facilite le contrôle d’éventuelles décompressions et/ou de dégradation de la cellule.This preserves the electrochemical efficiency and safety of the cell by ensuring a seal against any risk of liquid electrolyte leakage. The integration of a hermetic cover conforming to the aforementioned annular groove depth and angle specifications facilitates the monitoring of any potential decompression and/or cell degradation.

Selon un mode de réalisation, la cellule cylindrique présente des dimensions choisies parmi : un diamètre d’environ 18 millimètres et une longueur d’environ 65 millimètres, un diamètre d’environ 21 millimètres et une longueur d’environ 70 millimètres, ou un diamètre compris entre 40 et 50 millimètres et une longueur inférieure à 125 millimètres.According to one embodiment, the cylindrical cell has dimensions chosen from: a diameter of about 18 millimeters and a length of about 65 millimeters, a diameter of about 21 millimeters and a length of about 70 millimeters, or a diameter between 40 and 50 millimeters and a length less than 125 millimeters.

Dans les présentes, une longueur d’environ un nombre donné de millimètres est une longueur à 1 ou 2 millimètres près de ce nombre donné.In this context, a length of approximately a given number of millimeters is a length to within 1 or 2 millimeters of that given number.

Ceci permet de fournir une solution optimisée pour les applications nécessitant une densité énergétique élevée et une autonomie prolongée.This makes it possible to provide an optimized solution for applications requiring high energy density and extended autonomy.

En particulier, la sélection spécifique, d’une part, de ces valeurs de diamètres et, d’autre part, de ces valeurs de longueurs permet d’optimiser les avantages procurés par le couvercle hermétique pour des cellules cylindriques destinées à des véhicules électriques. En choisissant des dimensions spécifiques pour la cellule cylindrique, comme un diamètre de 46 millimètres et une longueur de 99 millimètres, des cellules « 4680 » peuvent être utilisées de manière optimale avec le couvercle hermétique. Ces dimensions plus grandes par rapport aux cellules « 18650 » et « 21700 » offrent un volume et une surface plus importants pour le stockage d'énergie, ce qui se traduit par une capacité maximale significativement accrue. Par exemple, la capacité maximale des cellules « 21700 » peut atteindre 5600mAh, tandis que celle des cellules « 18650 » varie entre 2000mAh et 3500mAh. Les cellules « 4680 », avec leurs dimensions encore plus grandes, permettent une capacité et une densité énergétique nettement supérieures, favorisant ainsi des performances améliorées et une autonomie plus longue pour les véhicules électriques.In particular, the specific selection of these diameter and length values optimizes the benefits of the airtight lid for cylindrical cells intended for electric vehicles. By choosing specific dimensions for the cylindrical cell, such as a diameter of 46 millimeters and a length of 99 millimeters, "4680" cells can be used optimally with the airtight lid. These larger dimensions compared to "18650" and "21700" cells offer greater volume and surface area for energy storage, resulting in a significantly increased maximum capacity. For example, the maximum capacity of "21700" cells can reach 5600mAh, while that of "18650" cells ranges from 2000mAh to 3500mAh. The "4680" cells, with their even larger dimensions, allow for significantly higher capacity and energy density, thus promoting improved performance and longer range for electric vehicles.

Il est proposé, selon un autre objet des présentes, un module de batterie électrique comprenant au moins une cellule cylindrique selon le ou les objet(s) précédent(s) et l’un quelconque des modes de réalisation précédents.According to another object of this document, an electric battery module is proposed comprising at least one cylindrical cell according to the preceding object(s) and any one of the preceding embodiments.

Ceci permet de fournir un module de batterie électrique sécurisé et fiable, en intégrant une ou plusieurs cellules cylindriques équipées de couvercles hermétiques conçus selon les modes de réalisation précédents. L'assemblage de cette ou de ces cellules au sein d'un même module garantit une gestion optimale des risques de surpression et des températures extrêmes, grâce à la prévisibilité et à la contrôlabilité des points de défaillance.This allows for the provision of a safe and reliable electric battery module, integrating one or more cylindrical cells equipped with hermetically sealed covers designed according to the previous embodiments. Assembling this cell or these cells within a single module ensures optimal management of overpressure risks and extreme temperatures, thanks to the predictability and controllability of failure points.

Il est proposé, selon un autre objet des présentes, une batterie électrique destinée à être intégrée dans un véhicule automobile électrique, ladite batterie électrique comprenant un module de batterie électrique, ledit module de batterie électrique comprenant au moins une cellule cylindrique selon le ou les objet(s) précédent(s) et l’un quelconque des modes de réalisation précédents.Proposed, according to another object of the present, is an electric battery intended to be integrated into an electric motor vehicle, said electric battery comprising an electric battery module, said electric battery module comprising at least one cylindrical cell according to the preceding object(s) and any one of the preceding embodiments.

Ceci permet de maximiser la sécurité et l'efficacité énergétique des batteries électriques destinées aux véhicules électriques, puisque la fiabilité du système de batterie est augmenté grâce à une gestion optimisée des contraintes internes et des risques de rupture, tout en favorisant une intégration efficace dans les architectures variées des véhicules électriques. Cela conduit aussi à une amélioration significative de la performance globale des véhicules automobiles électriques, tant en termes d'autonomie que de durabilité.This maximizes the safety and energy efficiency of electric vehicle batteries, as battery system reliability is increased through optimized management of internal stresses and failure risks, while also facilitating efficient integration into the diverse architectures of electric vehicles. This also leads to a significant improvement in the overall performance of electric vehicles, both in terms of range and durability.

Brief description of the figures

D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :Other features, details, and advantages will become apparent upon reading the detailed description below and analyzing the attached drawings, on which:

LaFIG. 1illustre une vue en perspective d’un couvercle hermétique scellant une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 1 illustrates a perspective view of a hermetic cover sealing a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

LaFIG. 2illustre une première vue en coupe de sillons annulaires formés dans une surface du couvercle hermétique pour une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 2 illustrates a first cross-sectional view of annular grooves formed in a surface of the airtight lid for a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

LaFIG. 3illustre une deuxième vue en coupe de sillons annulaires formés dans une surface du couvercle hermétique pour une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 3 illustrates a second cross-sectional view of annular grooves formed in a surface of the airtight cover for a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

Sauf indications contraires, les éléments communs ou analogues à plusieurs figures portent les mêmes signes de référence et présentent des caractéristiques identiques ou analogues, de sorte que ces éléments communs ne sont généralement pas à nouveau décrits par souci de simplicité.Unless otherwise indicated, elements common or similar to several figures bear the same reference signs and have identical or similar characteristics, so that these common elements are generally not described again for the sake of simplicity.

LaFIG. 1représente une vue en perspective d’un couvercle hermétique scellant une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 1 represents a perspective view of a hermetic cover sealing a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

Comme illustré, une cellule cylindrique 100 est représentée, celle-ci étant prévue pour être intégrée à un module de batterie électrique. La cellule cylindrique 100 est fermée, et de préférence scellée, au niveau de sa base supérieure, par un couvercle hermétique 10 qui est de forme circulaire et correspondante à la forme de la base supérieure de la cellule cylindrique 100 afin de fermer celle-ci.As illustrated, a cylindrical cell 100 is shown, intended for integration into an electric battery module. The cylindrical cell 100 is closed, and preferably sealed, at its upper base by a hermetic lid 10 which is circular in shape and corresponds to the shape of the upper base of the cylindrical cell 100 in order to close it.

La cellule cylindrique 100 elle-même est formée d’une enceinte cylindrique 110. Cette enceinte cylindrique 110 comprend au moins une électrode (non visible(s) sur le dessin), et de préférence au moins deux électrodes dont une cathode et une anode, chacune de ces électrodes étant adaptée pour être connectée à un élément électrique externe. Non visible sur le dessin, la cellule cylindrique 100 comprend, enfermé à l’intérieur de l’enceinte cylindrique 110, un électrolyte liquide, le couvercle hermétique 10 assurant l’étanchéité et le caractère hermétique de la cellule cylindrique 100 et, en d’autres mots, empêchant toute fuite de l’électrolyte liquide hors de l’enceinte cylindrique 110.The cylindrical cell 100 itself is formed by a cylindrical enclosure 110. This cylindrical enclosure 110 comprises at least one electrode (not visible in the drawing), and preferably at least two electrodes, one a cathode and the other an anode, each of these electrodes being adapted to be connected to an external electrical element. Also not visible in the drawing, the cylindrical cell 100 contains, enclosed within the cylindrical enclosure 110, a liquid electrolyte. The airtight lid 10 ensures the sealing and airtightness of the cylindrical cell 100 and, in other words, prevents any leakage of the liquid electrolyte from the cylindrical enclosure 110.

Le couvercle hermétique 10 comprend, dans sa surface, une pluralité de sillons annulaires dont, présentement, un premier sillon annulaire 1 et un deuxième sillon annulaire 2.The airtight lid 10 comprises, in its surface, a plurality of annular grooves of which, presently, a first annular groove 1 and a second annular groove 2.

De manière non limitative, et bien qu’une pluralité de deuxièmes sillons annulaires puisse être prévue, les modes de réalisation décrits par la suite se réfèrent au cas d’un premier sillon annulaire 1 et d’un unique deuxième sillon annulaire 2.Without limitation, and although a plurality of second annular grooves may be envisaged, the embodiments described below refer to the case of a first annular groove 1 and a single second annular groove 2.

Le couvercle hermétique 10 présente une épaisseur prédéterminée et réalisée en une matière donnée, cette épaisseur prédéterminée étant située entre une base supérieure 14 du couvercle hermétique et une base inférieure du couvercle hermétique (non visible sur laFIG. 1). Le couvercle hermétique 10 présente en outre un rayon « R10 » prédéterminé qui est mesurable le long de la surface de sa base supérieure et entre le centre de la base supérieure 14 de la cellule cylindrique 10 et son bord.The airtight lid 10 has a predetermined thickness and is made of a given material, this predetermined thickness being located between an upper base 14 of the airtight lid and a lower base of the airtight lid (not visible on the FIG. 1 ). The airtight lid 10 further has a predetermined radius “R10” which is measurable along the surface of its upper base and between the center of the upper base 14 of the cylindrical cell 10 and its edge.

En variante de définir chaque sillon annulaire en fonction d’une distance définie depuis le bord extérieur de la cellule cylindrique et mesurée le long d’un rayon de la surface du couvercle hermétique 10, les dimensions du premier sillon annulaire 1 et du deuxième sillon annulaire 2 peuvent être définies comme suit. La largeur totale du premier sillon annulaire 1 dans la base supérieure 14 du couvercle 10 est défini par une première distance prédéterminée « D1 » qui sépare les deux bords de l’encoche ou de la rainure que forme le premier sillon annulaire 1. Le deuxième sillon annulaire 2 est ici formé dans la profondeur du premier sillon annulaire 1, et est défini par une deuxième distance prédéterminée « D2 » qui sépare les deux bords de l’encoche ou de la rainure que forme le deuxième sillon annulaire 2.Alternatively, defining each annular groove as a distance from the outer edge of the cylindrical cell, measured along a radius of the surface of the airtight lid 10, the dimensions of the first annular groove 1 and the second annular groove 2 can be defined as follows. The total width of the first annular groove 1 in the upper base 14 of the lid 10 is defined by a predetermined distance "D1" separating the two edges of the notch or groove formed by the first annular groove 1. The second annular groove 2 is formed within the depth of the first annular groove 1 and is defined by a second predetermined distance "D2" separating the two edges of the notch or groove formed by the second annular groove 2.

Selon un mode de réalisation possible, la deuxième distance prédéterminée « D2 » est inférieure ou égale à la une première distance prédéterminée « D1 ».According to one possible embodiment, the second predetermined distance "D2" is less than or equal to the first predetermined distance "D1".

De manière non limitative, les dimensions de la cellule cylindrique 100, de l’enceinte cylindrique 110 et/ou du couvercle hermétique 10 sont diverses et variées. Un exemple de cellule cylindrique est de type « 1865 », le nombre « 18 » indiquant un diamètre de 18 millimètres et le nombre « 65 » indiquant une longueur de 65 millimètres. D’autres exemples de cellules cylindriques comprennent des cellules « 2170 » ou « 4680 », celles-ci étant de préférence utilisées au sein de batteries lithium pour les voitures électriques.Without limitation, the dimensions of the cylindrical cell 100, the cylindrical enclosure 110, and/or the airtight lid 10 are diverse and varied. One example of a cylindrical cell is type "1865," where "18" indicates a diameter of 18 millimeters and "65" indicates a length of 65 millimeters. Other examples of cylindrical cells include "2170" or "4680" cells, the latter being preferably used in lithium batteries for electric vehicles.

Selon différents modes de réalisation, les épaisseurs de matière définissant le couvercle hermétique 10 sont donc adaptées pour que ledit couvercle hermétique 10 permette de fermer et/ou sceller adéquatement au moins une base de telles cellules cylindriques, par exemple la base supérieure 14.According to different embodiments, the material thicknesses defining the airtight lid 10 are therefore adapted so that said airtight lid 10 allows to close and/or seal adequately at least one base of such cylindrical cells, for example the upper base 14.

Dans le couvercle hermétique 10, chacun des sillons annulaires 1 et 2 est défini comme formant une encoche, ou une rainure, qui est circulaire et continue. Chacun des sillons annulaires comprend une profondeur prédéterminée qui suit la courbure de la surface dans laquelle elle est formée. Formé dans la surface du couvercle hermétique 10, chaque sillon annulaire présente une forme concave incluant un dénivelé respectif et s'inscrivant en parallèle avec le contour circulaire du couvercle hermétique 10, mais à une distance définie du bord extérieur, créant ainsi un cercle intérieur distinct.In the airtight lid 10, each of the annular grooves 1 and 2 is defined as forming a notch, or groove, which is circular and continuous. Each of the annular grooves has a predetermined depth that follows the curvature of the surface in which it is formed. Formed in the surface of the airtight lid 10, each annular groove has a concave shape including a respective slope and running parallel to the circular contour of the airtight lid 10, but at a defined distance from the outer edge, thus creating a distinct inner circle.

LaFIG. 2représente une vue en coupe de sillons annulaires formés dans une surface du couvercle hermétique pour une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 2 represents a cross-sectional view of annular grooves formed in a surface of the airtight cover for a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

De manière non limitative, est illustré le cas où le couvercle hermétique 10 comprend deux sillons annulaires 1 et 2. Cette figure illustre aussi des fractions possibles d’épaisseurs de matière réalisées dans le couvercle hermétique pour former les deux sillons annulaires, ainsi que leurs angles d’inclinaison respectifs.By way of example, the case where the airtight lid 10 includes two annular grooves 1 and 2 is illustrated. This figure also illustrates possible fractions of material thicknesses made in the airtight lid to form the two annular grooves, as well as their respective angles of inclination.

Selon différents modes de réalisation, d’autres géométries sont possibles avec différentes fractions, angles et volumes de matière considérés.Depending on the different methods of implementation, other geometries are possible with different fractions, angles and volumes of matter considered.

Le premier sillon annulaire 1 et le deuxième sillon annulaire 2 présentent chacun une forme sensiblement symétrique et circulaire, et dont les dimensions sont, de préférence, différentes. Chacun des sillons est formé dans la surface 14 du couvercle hermétique, le deuxième sillon annulaire 2 étant formé dans la base du premier sillon annulaire 1.The first annular groove 1 and the second annular groove 2 each have a substantially symmetrical and circular shape, and preferably different dimensions. Each groove is formed in the surface 14 of the airtight lid, the second annular groove 2 being formed in the base of the first annular groove 1.

Selon le mode de réalisation tel qu’illustré, le premier sillon annulaire 1 est formé par un premier dénivelé respectif 12 et par une première pente respective 11, tandis que le deuxième sillon annulaire 2 est formé par un deuxième dénivelé respectif 22 et par une deuxième pente respective 21. Dans ce cas, un premier angle d’inclinaison respectif « A1 » est défini comme formant l’angle entre la première pente respective 11 et la base supérieure 14 (ou la base inférieure 15) du couvercle hermétique 10, tandis qu’un deuxième angle d’inclinaison respectif « A2 » est défini comme formant l’angle entre la deuxième pente respective 21 et la base supérieure 14 (ou la base inférieure 15) du couvercle hermétique 10.According to the embodiment as illustrated, the first annular groove 1 is formed by a first respective difference in level 12 and by a first respective slope 11, while the second annular groove 2 is formed by a second respective difference in level 22 and by a second respective slope 21. In this case, a first respective angle of inclination “A1” is defined as forming the angle between the first respective slope 11 and the upper base 14 (or the lower base 15) of the airtight cover 10, while a second respective angle of inclination “A2” is defined as forming the angle between the second respective slope 21 and the upper base 14 (or the lower base 15) of the airtight cover 10.

La première pente 11 que présente le premier sillon annulaire 1 a un sommet qui coïncide avec la base supérieure du couvercle hermétique 10, tandis que son point le plus bas est au niveau du premier dénivelé 12. Ce premier dénivelé 12 est sensiblement parallèle à la base inférieure 15.The first slope 11 which presents the first annular groove 1 has a summit which coincides with the upper base of the airtight lid 10, while its lowest point is at the level of the first difference in elevation 12. This first difference in elevation 12 is substantially parallel to the lower base 15.

Les dénivelés 12 et 22, avec leurs pentes respectives 11 et 21, ont pour rôle combiné de mieux déterminer le comportement du couvercle en cas de stress interne dans la cellule, celui-ci étant susceptible de mener à une défaillance. Il est important de positionner stratégiquement ces dénivelés pour optimiser la distribution de la pression, par exemple en cas d’expansion de gaz à l’intérieur de la cellule, et ainsi permettre de diriger tout risque de rupture vers des zones prédéterminées où peuvent survenir les dommages potentiels en cas de défaillance ou d’explosion.The elevation differences 12 and 22, with their respective slopes 11 and 21, serve the combined purpose of better defining the lid's behavior under internal stress within the cell, which could lead to failure. Strategically positioning these elevation differences is crucial to optimize pressure distribution, for example, in the event of gas expansion inside the cell, thereby directing any risk of rupture to predetermined areas where potential damage could occur in the event of failure or explosion.

Selon un mode de réalisation, le couvercle hermétique 10 est composé d'un matériau adapté à fermer et/ou sceller de manière sécurisée la cellule cylindrique, en particulier au niveau d’au moins une ouverture circulaire d’une telle cellule cylindrique.According to one embodiment, the airtight lid 10 is made of a material suitable for securely closing and/or sealing the cylindrical cell, in particular at at least one circular opening of such a cylindrical cell.

Comme illustré, le couvercle hermétique 10 présente une épaisseur totale de matière « x » qui en forme la structure principale, cette matière étant de préférence formée au moins du matériau mentionné précédemment, bien que d’autres composants et/ou matériaux peuvent être incorporés.As illustrated, the airtight lid 10 has a total thickness of material "x" which forms its main structure, this material preferably being formed at least of the material mentioned above, although other components and/or materials may be incorporated.

Selon un mode de réalisation, au moins un des sillons annulaires 1 ou 2 est formé par usinage d’un volume de matière destiné à former un couvercle de cellule cylindrique. Cet usinage peut être réalisé au moyen de tout outil adapté, par exemple au moyen d’une poinçon, d’une poinçonneuse ou d’un outil perforant, pour extraire de la matière hors d’un volume plein, afin de former un couvercle hermétique 10 qui comprend l’au moins un des sillons sous la forme d’un creux ou d’une rainure.According to one embodiment, at least one of the annular grooves 1 or 2 is formed by machining a volume of material intended to form a cylindrical cell cover. This machining can be carried out using any suitable tool, for example by means of a punch, a punching machine or a drilling tool, to extract material from a solid volume, in order to form a hermetic cover 10 which includes at least one of the grooves in the form of a hollow or a groove.

Le premier sillon annulaire 1 et le deuxième sillon annulaire 2 sont chacun formés dans une épaisseur totale de matière « x » du couvercle hermétique « 10 ». L’épaisseur totale de matière « x » est mesurable le long d’une direction verticale, cette direction verticale étant perpendiculaire à la surface de la base inférieure 15 et/ou de la base supérieure 14 du couvercle hermétique 10. Comme illustré, l’épaisseur totale de matière « x » égale la somme de trois épaisseurs partielles de matière « x3 », « x1 » et « x2 ».The first annular groove 1 and the second annular groove 2 are each formed in a total material thickness "x" of the airtight lid "10". The total material thickness "x" is measurable along a vertical direction, this vertical direction being perpendicular to the surface of the lower base 15 and/or the upper base 14 of the airtight lid 10. As illustrated, the total material thickness "x" equals the sum of three partial material thicknesses "x3", "x1" and "x2".

Selon un mode de réalisation, et au regard de ces trois épaisseurs partielles de matière « x3 », « x1 » et « x2 », le matériau de la première épaisseur de matière « x1 » est situé en-dessous du premier sillon annulaire 1 et au-dessus de la base inférieure 15, ce qui confère au couvercle hermétique 10 une résistance structurale significative en-dessous du premier sillon annulaire 1, sauf au niveau du deuxième sillon annulaire 2 où moins de matière est présente.According to one embodiment, and with regard to these three partial thicknesses of material "x3", "x1" and "x2", the material of the first thickness of material "x1" is located below the first annular groove 1 and above the lower base 15, which gives the airtight lid 10 significant structural resistance below the first annular groove 1, except at the level of the second annular groove 2 where less material is present.

En particulier, selon un mode de réalisation, du matériau d’une deuxième épaisseur « x2 » de la surface du couvercle hermétique 10 est située en-dessous du deuxième sillon annulaire 2 et au-dessus de la base inférieure 15. De préférence, le volume de matière correspondant à la première épaisseur de matière « x1 » forme les bords latéraux du deuxième sillon annulaire 2.In particular, according to one embodiment, material of a second thickness "x2" of the surface of the airtight lid 10 is located below the second annular groove 2 and above the lower base 15. Preferably, the volume of material corresponding to the first thickness of material "x1" forms the lateral edges of the second annular groove 2.

Selon un mode de réalisation, le volume de matière correspondant à la troisième épaisseur de matière « x3 » forme les bords latéraux du premier sillon annulaire 1.According to one embodiment, the volume of material corresponding to the third thickness of material "x3" forms the lateral edges of the first annular groove 1.

De préférence, le volume de matière correspondant à la troisième épaisseur de matière « x3 » est plus petit que le volume de matière correspondant à la première épaisseur de matière « x1 » et/ou au volume de matière correspondant à la deuxième épaisseur de matière « x2 ». Cependant, la troisième épaisseur de matière « x3 » elle-même est associée à une longueur mesurable verticalement qui est, de préférence, plus grande que chacune des longueurs mesurables verticalement qui correspondent à la première épaisseur de matière « x1 » et à la deuxième épaisseur de matière « x2 ».Preferably, the volume of material corresponding to the third material thickness "x3" is smaller than the volume of material corresponding to the first material thickness "x1" and/or the volume of material corresponding to the second material thickness "x2". However, the third material thickness "x3" itself is associated with a vertically measurable length that is preferably greater than each of the vertically measurable lengths corresponding to the first material thickness "x1" and the second material thickness "x2".

Selon un mode de réalisation, le rapport de la première épaisseur de matière « x1 » sur la deuxième épaisseur de matière « x2 », c’est-à-dire la valeur de « x1/x2 », est compris(e) dans l’intervalle [1,5 ; 12].According to one embodiment, the ratio of the first material thickness "x1" to the second material thickness "x2", i.e. the value of "x1/x2", is within the interval [1.5; 12].

Par exemple, il est observé lors de la conception des sillons annulaires et de la réalisation de ces différentes épaisseurs relatives de matière que si la première épaisseur de matière « x1 » était égale à 1,3 fois ou à 0.9 fois la deuxième épaisseur de matière « x2 » , il en résultait soit que la répartition de pression vers le premier sillon annulaire était insuffisante pour garantir une rupture contrôlée à proximité de celui-ci, soit que la concentration de force excessive sur la deuxième épaisseur rendait l’intégrité du couvercle trop faible à certains endroits, , à des endroits qui ne sont pas souhaités être des points de rupture contrôlée, augmentant ainsi le risque de défaillance imprévisible.For example, it was observed during the design of the annular grooves and the realization of these different relative thicknesses of material that if the first thickness of material "x1" was equal to 1.3 times or 0.9 times the second thickness of material "x2", it resulted either that the pressure distribution towards the first annular groove was insufficient to guarantee a controlled rupture near it, or that the excessive concentration of force on the second thickness made the integrity of the cover too weak in certain places, in places which are not desired to be controlled rupture points, thus increasing the risk of unpredictable failure.

Selon un mode de réalisation, le rapport de la première épaisseur de matière « x1 » sur l’épaisseur totale de matière « x » du couvercle hermétique 10, c’est-à-dire la valeur de « x1/x », est compris(e) dans l’intervalle [0,3 ; 0,6]. En d’autres termes, la première épaisseur « x1 » est comprise entre 30% et 60% de l’épaisseur totale de matière « x » du couvercle hermétique 10.According to one embodiment, the ratio of the first material thickness "x1" to the total material thickness "x" of the airtight lid 10, i.e., the value of "x1/x", is within the interval [0.3; 0.6]. In other words, the first thickness "x1" is between 30% and 60% of the total material thickness "x" of the airtight lid 10.

Par exemple, il est observé qu’après fabrication de sillons annulaires respectant différentes valeurs d’épaisseurs relatives de matière que si la première épaisseur « x1 » ne vaut que 10% ou 25% de l’épaisseur totale de matière « x », alors la répartition de la force est observée comme ne dirigeant pas la pression suffisamment vers le premier sillon annulaire. Dans un tel cas, la précision de la localisation du ou des point(s) de rupture se voit réduite, ce qui risque d’entraîner une déformation imprévisible du couvercle en cas de défaillance éventuelle. A contrario, il est observé par exemple que si la première épaisseur « x1 » vaut 70% de l’épaisseur totale « x », alors le couvercle risque de devenir trop rigide dans la zone de la première épaisseur, limitant sa capacité à déformer de manière prévisible en cas de surpression, et donc pouvant empêcher la rupture au niveau du sillon annulaire prévu, qui risque dans ce cas de survenir en d'autres parties de la cellule cylindrique. L’intervalle compris entre 30% et 60% fournit donc un compromis optimal pour la valeur de « x1/x ».For example, it has been observed that after manufacturing annular grooves with varying relative material thicknesses, if the first thickness "x1" is only 10% or 25% of the total material thickness "x", the force distribution is not sufficiently directed towards the first annular groove. In such a case, the accuracy of locating the failure point(s) is reduced, which could lead to unpredictable deformation of the lid in the event of a failure. Conversely, it has been observed that if the first thickness "x1" is 70% of the total thickness "x", the lid may become too rigid in the area of the first thickness, limiting its ability to deform predictably under overpressure. This could prevent failure at the intended annular groove, which might then occur in other parts of the cylindrical cell. The range between 30% and 60% therefore provides an optimal compromise for the value of "x1/x".

Selon un mode de réalisation, le rapport de la première épaisseur de matière « x1 » sur l’épaisseur totale de matière « x » du couvercle hermétique 10, c’est-à-dire la valeur de « x2/x », est compris(e) dans l’intervalle [0,05 ; 0,2]. En d’autres termes, la deuxième épaisseur « x2 » est comprise entre 5% et 20% de l’épaisseur totale de matière « x » du couvercle hermétique 10.According to one embodiment, the ratio of the first material thickness "x1" to the total material thickness "x" of the airtight lid 10, i.e., the value of "x2/x", is within the interval [0.05; 0.2]. In other words, the second thickness "x2" is between 5% and 20% of the total material thickness "x" of the airtight lid 10.

Par exemple, il est observé qu’après conception de sillons annulaires et de la réalisation de différentes épaisseurs relatives de matière que si la deuxième épaisseur « x2 » ne vaut que 1% ou 2% de l’épaisseur totale de matière « x », alors le couvercle hermétique 10 pourrait présenter une rigidité ou une dureté excessive comparativement à des zones qui seraient plus avantageusement prévues pour être des points de faiblesse, ce qui pourrait résulter en une défaillance du couvercle dans une ou plusieurs zones non désirées. A contrario, il est observé par exemple que si la deuxième épaisseur « x2 » vaut 30% ou 40% de l’épaisseur totale de matière « x », alors cette configuration pourrait non seulement empêcher une rupture prévisible au niveau du deuxième sillon mais aussi influencer négativement la fonctionnalité du premier sillon. Une deuxième épaisseur « x2 » risque donc de diriger de manière inappropriée les forces en jeu lors d'une surpression, dirigeant potentiellement l'énergie de manière imprévue et compromettant la séquence souhaitée de défaillance. L’intervalle compris entre 5% et 20% fournit donc un compromis optimal pour la valeur de « x2/x ».For example, it has been observed that after designing annular grooves and implementing different relative material thicknesses, if the second thickness "x2" is only 1% or 2% of the total material thickness "x", then the airtight lid 10 could exhibit excessive rigidity or hardness compared to areas that would be more advantageously intended to be weak points, potentially resulting in lid failure in one or more undesired areas. Conversely, it has been observed, for example, that if the second thickness "x2" is 30% or 40% of the total material thickness "x", then this configuration could not only prevent a predictable failure at the second groove but also negatively influence the functionality of the first groove. A second thickness "x2" therefore risks inappropriately directing the forces involved during overpressure, potentially directing energy in an unforeseen way and compromising the desired failure sequence. The range between 5% and 20% therefore provides an optimal compromise for the value of "x2/x".

LaFIG. 3représente une vue en coupe d’un couvercle hermétique muni de sillons annulaires et similaire à ceux de la figure précédente, ledit couvercle hermétique étant adapté pour fermer ou sceller une cellule cylindrique d’un module de batterie électrique selon un mode de réalisation de l’invention.There FIG. 3 represents a cross-sectional view of a hermetic cover provided with annular grooves and similar to those of the previous figure, said hermetic cover being adapted to close or seal a cylindrical cell of an electric battery module according to an embodiment of the invention.

En particulier, sont illustrées différentes longueurs correspondantes aux sillons annulaires formés dans le couvercle hermétique, notamment les longueurs des projections horizontales des pentes respectives de ces sillons annulaires et les dénivelés respectifs de ces pentes respectives.In particular, different lengths corresponding to the annular grooves formed in the airtight lid are illustrated, including the lengths of the horizontal projections of the respective slopes of these annular grooves and the respective elevation differences of these respective slopes.

Dans les présentes, la projection horizontale d’une pente respective d’un sillon annulaire est définie comme étant une distance horizontale, plus précisément la distance entre le point le plus haut et le point le plus bas de cette pente respective lorsque ladite distance est mesurée le long d’un plan horizontal, ledit plan horizontal étant défini comme un plan parallèle à la base supérieure du couvercle hermétique de la cellule cylindrique.In the present, the horizontal projection of a respective slope of an annular groove is defined as a horizontal distance, more precisely the distance between the highest point and the lowest point of that respective slope when said distance is measured along a horizontal plane, said horizontal plane being defined as a plane parallel to the upper base of the airtight cover of the cylindrical cell.

Sur la base des grandeurs mesurables indiquées sur les précédentes figures, la première distance prédéterminée « D1 », la deuxième distance prédéterminée « D2 », les angles d’inclinaison respectifs et les dénivelés respectifs sont reliés entre eux par plusieurs relations mathématiques.Based on the measurable quantities shown in the previous figures, the first predetermined distance "D1", the second predetermined distance "D2", the respective angles of inclination and the respective elevation differences are linked together by several mathematical relationships.

Comme illustré, la distance « R11 » définit la projection horizontale de la pente respective 11 du premier sillon annulaire 1. La distance « R12 », qui est mesurable horizontalement sans réaliser de projection horizontale, définit la longueur du dénivelé respectif 12 du premier sillon annulaire 1. La distance « R21 » définit la projection horizontale de la pente respective 21 du deuxième sillon annulaire 2. La distance « R22 », qui est mesurable horizontalement sans réaliser de projection horizontale, définit la longueur du dénivelé respectif 22 du deuxième sillon annulaire 2.As illustrated, the distance "R11" defines the horizontal projection of the respective slope 11 of the first annular furrow 1. The distance "R12", which is measurable horizontally without performing a horizontal projection, defines the length of the respective elevation difference 12 of the first annular furrow 1. The distance "R21" defines the horizontal projection of the respective slope 21 of the second annular furrow 2. The distance "R22", which is measurable horizontally without performing a horizontal projection, defines the length of the respective elevation difference 22 of the second annular furrow 2.

Des définitions précédentes, il découle que la deuxième distance prédéterminée, « D2 », est égale à la somme des distances « R21 » et « R22 ». De plus, la somme des distances « R11 », « R12 », « R21 » et « R22 » est égale à la première distance prédéterminée « D1 ».From the preceding definitions, it follows that the second predetermined distance, "D2", is equal to the sum of the distances "R21" and "R22". Furthermore, the sum of the distances "R11", "R12", "R21" and "R22" is equal to the first predetermined distance "D1".

Des définitions précédentes, il découle aussi que la tangente du deuxième angle d’inclinaison respectif, « A2 », c’est-à-dire la tangente de l’angle que forme la pente respective 21 du deuxième sillon annulaire 2 avec la base inférieure 15 du couvercle hermétique 10, est égale au rapport de la première épaisseur de matière « x1 » sur la distance « R21 ».From the preceding definitions, it also follows that the tangent of the second respective angle of inclination, "A2", that is to say the tangent of the angle which forms the respective slope 21 of the second annular groove 2 with the lower base 15 of the airtight cover 10, is equal to the ratio of the first thickness of material "x1" to the distance "R21".

De même, il découle des définitions précédentes que la tangente du premier angle d’inclinaison respectif, « A1 », que forme la pente respective 11 du premier sillon annulaire 1 avec la base supérieure 14 du couvercle hermétique 10, est égale au rapport de la troisième épaisseur de matière « x3 » sur la distance « R11 ».Similarly, it follows from the previous definitions that the tangent of the first respective angle of inclination, "A1", which forms the respective slope 11 of the first annular groove 1 with the upper base 14 of the airtight lid 10, is equal to the ratio of the third thickness of material "x3" to the distance "R11".

Selon un mode de réalisation, un premier sillon annulaire 1 et au moins un deuxième sillon annulaire 2 sont formables par usinage dans un volume d’épaisseur totale de matière « x » d’un couvercle de cylindre hermétique 10 sur la base d’une sélection prédéterminée de valeurs pour une pluralité de grandeurs telles que précédemment décrites.According to one embodiment, a first annular groove 1 and at least a second annular groove 2 are formable by machining in a volume of total material thickness "x" of a hermetic cylinder cover 10 on the basis of a predetermined selection of values for a plurality of quantities as previously described.

Par exemple, il est possible de configurer une poinçonneuse pour former le premier sillon annulaire 1 et au moins un deuxième sillon annulaire 2 à partir d’une sélection de valeurs pour les angles « A1 » et « A2 », ainsi que pour les distances « R21 » et « R11 ». De manière générale, on peut aussi configurer une poinçonneuse pour former le premier sillon annulaire 1 et au moins un deuxième sillon annulaire 2 à partir d’une sélection de valeurs données pour les angles « A1 » et « A2 », pour un choix d’épaisseurs de matière parmi « x », « x1 », « x2 » et/ou « x3 » et/ou pour des valeurs souhaitées des distances « R11 » ou « R22 », etc.For example, it is possible to configure a punch press to form the first annular groove 1 and at least one second annular groove 2 from a selection of values for angles "A1" and "A2", as well as for distances "R21" and "R11". More generally, a punch press can also be configured to form the first annular groove 1 and at least one second annular groove 2 from a selection of given values for angles "A1" and "A2", for a choice of material thicknesses from "x", "x1", "x2" and/or "x3" and/or for desired values of distances "R11" or "R22", etc.

Selon un mode de réalisation, à la fois le premier angle « A1 » correspondant à l’inclinaison de la pente respective du premier sillon annulaire 1 et le deuxième angle « A2 » correspondant à l’inclinaison de la pente respective du deuxième sillon annulaire 2 sont chacun supérieurs ou égaux à 30° et inférieur ou égaux à 60°. Dans ce cas, de préférence, la valeur du premier angle « A1 » est distincte de la valeur du deuxième angle « A2 ».According to one embodiment, both the first angle "A1" corresponding to the inclination of the respective slope of the first annular groove 1 and the second angle "A2" corresponding to the inclination of the respective slope of the second annular groove 2 are each greater than or equal to 30° and less than or equal to 60°. In this case, preferably, the value of the first angle "A1" is distinct from the value of the second angle "A2".

Par exemple, choisir le premier angle « A1 » à 30 degrés et le deuxième angle « A2 » à 45 degrés permet de créer une pluralité de sillons annulaires avec un gradient de résistance structurale différent sur le couvercle hermétique. Augmenter l'angle d'inclinaison entre le premier et le deuxième sillon annulaire aide également à améliorer la répartition des contraintes en cas de montée de pression interne dans la cellule cylindrique. Avec un premier angle de 30 degrés, la pente initiale est plus douce, ce qui fait que la force exercée par la pression interne se répartit sur une zone plus large pour une même élévation, offrant une résistance initiale moins forte. Quant au deuxième angle de 45 degrés, il crée un gradient de résistance accru, ce qui augmente l'efficacité pour cibler la localisation d'une rupture contrôlée au niveau du deuxième sillon, concentrant la pression sur une zone plus restreinte pour la même élévation. Ainsi, un premier angle de 30 degrés facilite une transition progressive de la pression vers les zones de moindre résistance, tandis que le deuxième angle de 45 degrés encourage une rupture contrôlée et ciblée au niveau du deuxième sillon.For example, choosing the first angle "A1" at 30 degrees and the second angle "A2" at 45 degrees creates multiple annular grooves with varying structural resistance gradients on the airtight lid. Increasing the angle of inclination between the first and second annular grooves also helps improve stress distribution in the event of an internal pressure increase within the cylindrical cell. With a first angle of 30 degrees, the initial slope is gentler, causing the force exerted by the internal pressure to spread over a wider area for the same elevation, resulting in lower initial resistance. The second angle of 45 degrees creates a greater resistance gradient, increasing the efficiency of targeting a controlled failure location at the second groove, concentrating the pressure on a smaller area for the same elevation. Thus, a first angle of 30 degrees facilitates a gradual transition of pressure towards areas of less resistance, while the second angle of 45 degrees encourages a controlled and targeted break at the level of the second groove.

A titre d’exemple, il est observé qu’après fabrication de sillons annulaires respectant différentes valeurs d’angles « A1 » et « A2 », une valeur du premier angle « A1 » égale à 25° fournit l’effet indésirable de générer des sillons trop longs et fins, augmentant ainsi le risque de rupture non contrôlée sous des charges moins élevées et compliquant la prédictibilité des propriétés mécaniques.As an example, it is observed that after manufacturing annular grooves respecting different values of angles "A1" and "A2", a value of the first angle "A1" equal to 25° provides the undesirable effect of generating grooves that are too long and thin, thus increasing the risk of uncontrolled breakage under lower loads and complicating the predictability of mechanical properties.

A contrario, une valeur de 80° pour l’angle « A1 » mène quant à elle à une complication de la fabrication, avec un risque accru de dommages à l'outil de poinçonnage en raison du caractère obtus de l'angle, rendant les sillons plus courts mais nécessitant une force de poinçonnage plus importante et augmentant le risque d'endommagement du matériau.Conversely, a value of 80° for the angle "A1" leads to a complication of manufacturing, with an increased risk of damage to the punching tool due to the obtuse nature of the angle, making the grooves shorter but requiring a greater punching force and increasing the risk of damage to the material.

Par essais successifs, il a ainsi été déduit, de manière surprenante, que l’intervalle [30°, 60°] définit le meilleur compromis, non seulement pour le premier angle « A1 » mais aussi pour le deuxième angle « A2 », entre la facilité de fabrication et la résistance structurelle, permettant la formation de sillons annulaires avec des propriétés mécaniques prévisibles et une localisation contrôlée de la rupture en cas de défaillance.Through successive trials, it was thus surprisingly deduced that the interval [30°, 60°] defines the best compromise, not only for the first angle “A1” but also for the second angle “A2”, between ease of manufacture and structural resistance, allowing the formation of annular grooves with predictable mechanical properties and controlled localization of the break in case of failure.

De préférence, la profondeur totale de l’au moins un deuxième sillon annulaire est plus grande que la profondeur totale du premier sillon annulaire. Le ou les deuxième(s) sillons annulaires sont formés successivement dans la direction de la profondeur du couvercle hermétique puisque, si une pluralité de deuxièmes sillons annulaires est présente, ceux-ci sont formés plus profondément dans le couvercle hermétique.Preferably, the total depth of at least one second annular groove is greater than the total depth of the first annular groove. The second annular groove(s) are formed successively in the direction of the depth of the airtight lid since, if a plurality of second annular grooves are present, these are formed deeper in the airtight lid.

Enfin, le couvercle hermétique 10 tel que décrit en rapport avec les précédents modes de réalisation est utilisable en combinaison avec la cellule cylindrique 100 précédemment détaillée, ladite cellule cylindrique 100 étant munie d’une enceinte cylindrique 110 et d’électrodes, le tout pouvant être intégré dans un module de batterie électrique (non représenté), lui-même intégrable à une batterie électrique (non représenté). Cette conception assure non seulement que la batterie répond aux exigences énergétiques élevées des véhicules électriques, mais aussi qu'elle apporte une sécurité et une fiabilité accrues grâce à l'intégration de stratégies de rupture contrôlée, ce qui la rend particulièrement avantageuse pour les véhicules automobiles électriques et toute autre application exigeant un haut niveau de fiabilité et de sécurité.Finally, the airtight lid 10, as described in relation to the preceding embodiments, can be used in combination with the cylindrical cell 100 detailed previously. This cylindrical cell 100 is equipped with a cylindrical enclosure 110 and electrodes, and the entire assembly can be integrated into an electric battery module (not shown), which can itself be integrated into an electric battery (not shown). This design ensures not only that the battery meets the high energy requirements of electric vehicles, but also that it provides increased safety and reliability through the integration of controlled rupture strategies, making it particularly advantageous for electric motor vehicles and any other application requiring a high level of reliability and safety.

Claims

airtight cover (10) suitable for sealing a cylindrical cell (100) of an electric battery module, said airtight cover (10) comprising a first annular groove (1) and at least a second annular groove (2), each of said annular grooves (1, 2) being formed in a total thickness of material (x) of the airtight cover (10), a first thickness of material (x1) of the surface (14) of the airtight cover (10) being located below the first annular groove (1) and above a lower base (15) of the airtight cover (10), at least a second thickness of material (x2) of the surface of the airtight cover (10) being located below the at least second annular groove (2) and above the lower base (15) of the airtight cover (10).

Airtight lid (10) according to claim 1, wherein the ratio of the first material thickness (x1) to the second material thickness (x2) is greater than or equal to 1.5 and is further less than or equal to 12.

Airtight lid (10) according to claim 2, wherein the first thickness (x1) is between 30% and 60% of the total material thickness (x) of the airtight lid (10).

Airtight lid (10) according to claim 2 or 3, wherein the second thickness (x2) is between 5% and 20% of the total material thickness (x) of the airtight lid (10).

Airtight cover (10) according to any one of the preceding claims, wherein each of the annular grooves (1, 2) is formed by a respective level (12, 22) and by a respective slope (11, 21) of said annular groove, each respective level (12, 22) being substantially parallel to the lower base (15) of the airtight cover (10) and each respective slope (11, 21) forming a respective angle of inclination (A1, A2) with the lower base (15) of the airtight cover (10).

Airtight cover (10) according to claim 5, wherein the angle of inclination (A2) of the respective slope (22) of at least a second annular groove (2), called second angle (A2), is greater than the angle of inclination (A1) of the respective slope (12) of the first annular groove (1), called first angle (A1).

Airtight lid (10) according to claim 5 or 6, wherein the first angle (A1) has a value selected in the range [30°, 60°] and wherein the second angle (A2) has another value selected in the range [30°, 60°], said other value being distinct from the value of the first angle.

Cylindrical cell (100) formed of a cylindrical enclosure (110) and comprising at least one electrode adapted to be connected to an external electrical element, the cylindrical enclosure (110) further comprising a liquid electrolyte, the cylindrical cell (100) further comprising a hermetic lid (10) according to any one of the preceding claims, the hermetic lid (10) hermetically closing the cylindrical enclosure (110).

Cylindrical cell (100) according to claim 8, having dimensions selected from:
- a diameter of approximately 18 millimeters and a length of approximately 65 millimeters,
- a diameter of approximately 21 millimeters and a length of approximately 70 millimeters, or
- a diameter between 40 and 50 millimeters and a length less than 125 millimeters.

Electric battery intended to be integrated into an electric motor vehicle, said electric battery comprising an electric battery module, said electric battery module comprising at least one cylindrical cell (100) according to any one of claims 8 to 9.